阅读说明：本技术 一种锂一次电池的制备方法 (Preparation method of lithium primary battery ) 是由 徐雄文 涂健 于 2019-06-27 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种锂一次电池的制备方法,包括以下步骤：正极片的制备：将正极活性材料、导电剂、以及粘结剂按比例混合均匀,加入到有机溶剂中搅拌形成均匀的正极浆料,将所述正极浆料涂覆在正极集流片上,碾压后剪裁切成所述正极片；负极片的制备：所述负极片为导电箔材；装配：将隔膜夹设在所述正极片和所述负极片之间,形成电芯,将所述电芯放入电池壳体内,注入电解液,封装后得到锂一次电池。本申请提供的锂一次电池的制备方法,工艺简单,对组装环境要求不高,在非干燥环境下即可组装生产,大大降低了组装过程中对环境的要求,提高了组装过程的安全性,同时也节省了干燥房的制造成本和运行成本。(The application provides a preparation method of a lithium primary battery, which comprises the following steps: preparing a positive plate: uniformly mixing a positive active material, a conductive agent and a binder in proportion, adding the mixture into an organic solvent, stirring to form uniform positive slurry, coating the positive slurry on a positive current collector, rolling, and cutting into positive plates; preparing a negative plate: the negative plate is a conductive foil; assembling: and clamping a diaphragm between the positive plate and the negative plate to form a battery core, placing the battery core into a battery shell, injecting electrolyte, and packaging to obtain the lithium primary battery. The preparation method of the lithium primary battery provided by the application has the advantages that the process is simple, the requirement on the assembly environment is not high, the lithium primary battery can be assembled and produced in a non-dry environment, the requirement on the environment in the assembly process is greatly reduced, the safety of the assembly process is improved, and meanwhile, the manufacturing cost and the running cost of a drying room are also saved.)

一种锂一次电池的制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂一次电池的制备方法。

背景技术

锂一次电池是以金属锂为负极，以固体盐类或溶于有机溶剂的盐类为电解质，金属氧化物或其他固体、液体氧化剂为正极活性物。常见的锂一次电池有锂-二氧化锰、锂-硫化铜、锂-氟化碳、锂-二氧化硫和锂-亚硫酰氯等。目前最普遍使用的是锂-二氧化锰电池，其正极为二氧化锰，负极为金属锂，电解液为非水有机电解液。其应用范围广泛，在商业或家用领域中主要用做自动照相机、电子计算器、收音机、电筒、电动玩具、手表等的电源。在工业领域中，主要用做海上救生器材、水/电气用付费率智能表、定位发射器的电源及仪器的记忆设备电源。在军事设备领域中主要用做通信电台、保密机、夜视仪、小型干扰机、地雷、水雷等的电源。

但是，在现有的锂一次电池中，负极使用的是金属锂，金属锂是一种活泼性极强的金属，与水会发生剧烈燃烧反应，放出易燃气体氢气，同时放出大量的热。金属锂也易与空气中的氮气发生反应，在表面生成棕褐色的氮化锂。氮化锂生成后无法去除，影响金属锂性能，且受高压挤压时会产生火花，甚至***。金属锂易与空气中的氧气发生反应，生成白色的氧化锂。高温的或燃烧的金属锂，接触水泥地面时，会发生***。金属锂较软，具有黏性，碎屑容易附着在工夹具和护具上，增加危险性。因此，在锂一次电池组装时，必须要在露点<-35℃干燥环境下进行，且干燥房的地板需要特制，不能使用混凝土。如果要进一步保证电池的性能以及提高生产的安全性，则需要在氩气环境下进行电池的组装。可见，传统的锂一次电池对环境的要求极为苛刻。

因此，如何提供一种工艺简单，对组装环境要求低的锂一次电池的制备方法，成为本领域技术人员亟待解决的关键问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂一次电池的制备方法，该方法工艺简单，对组装环境要求不高，在非干燥环境下即可组装生产，大大降低了组装过程中对环境的要求，提高了组装过程的安全性，同时也节省了干燥房的制造成本和运行成本。

本发明提供一种锂一次电池的制备方法，包括以下步骤：正极片的制备：将正极活性材料、导电剂、以及粘结剂按比例混合均匀，加入到有机溶剂中搅拌形成均匀的正极浆料，将所述正极浆料涂覆在正极集流片上，碾压后剪裁切成所述正极片；负极片的制备：所述负极片为导电箔材；装配：将隔膜夹设在所述正极片和所述负极片之间，形成电芯，将所述电芯放入电池壳体内，注入电解液，封装后得到锂一次电池。

本发明提供的锂一次电池的制备方法，以导电箔材作为负极片使用，取代传统的金属锂负极，大大降低了电池组装过程中对的环境要求，提高了组装过程中的安全系数，无需干燥房以及特制的车间地板，大大降低了制造成本。

优选的，所述导电箔材为光铜箔、镍箔、导电碳纸中的任一种。

优选的，所述正极活性材料为磷酸铁锂。本发明采用磷酸铁锂作为正极活性材料，取代了传统的二氧化锰，主要是因为磷酸铁锂的电压平台与二氧化锰较为接近，而且磷酸铁锂作为正极活性材料，充电时锂沉积到负极，放电时锂又会回到正极磷酸铁锂中，不会造成锂的浪费。

优选的，所述正极集流体为铝箔。

优选的，所述导电剂包括碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

优选的，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。

优选的，所述负极片的厚度为5～200μm。极片过薄，箔材的强度不够支撑后续锂离子的沉积，具有引发箔材断裂的风险；极片过厚，会影响电芯的能量密度。

优选的，所述正极活性材料、所述导电剂、以及所述粘结剂的质量比为90～98:1～5:1～5。合适比例的导电剂能更好的提高材料的导电性能，粘结剂使正极活性物质更好的依附于集流体，利于加工制备，且能限制充放电过程中粘结剂、正极活性物质等之间的剥离。粘结剂和导电剂的含量过高会降低活性物质的含量，从而降低单位电池的放电容量。粘结剂和导电剂的含量过低无法起到良好的导电效果并且会导致正极活性物质与集流体的剥离。

优选的，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯和聚丙烯复合膜、聚酰亚胺膜和陶瓷膜中的任意一种。

优选的，所述电解液为非水有机电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂，所述锂盐包括六氟磷酸锂，所述溶剂包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂和氟化溶剂中的至少一类。其中，碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等；醚类溶剂包括乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚、三乙二醇二甲基醚和四乙二醇二甲基醚等；氟化溶剂包括氟代碳酸乙烯酯，甲基三氟乙基碳酸酯，1,1,2,2-四氟乙基2,2,2-三氟***等。

优选的，所述电池壳体为铝壳、钢壳、聚合物软包材料中的任意一种，所述聚合物软包材料包括铝塑膜。

优选的，将所述正极片、所述隔膜以及所述负极片依序叠片、卷绕、或叠片加卷绕形成电芯。

优选的，剪裁得到所述正极片后，将所述正极片放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

优选的，本发明中，电池组装完成后，还包括对电池进行充电的过程。

常规的锂一次电池，正极活性材料为MnO₂，负极片为金属锂带，电池组装好之后不需要充电，放电时负极锂金属中的Li通过电解质迁移进入正极MnO₂的晶格中，形成LiMnO₂。本发明锂一次电池的负极片为一层导电箔材，箔材上没有活性材料，在组装时，由于负极片上没有锂，因此需要在组装后进行充电，充电时正极活性材料中的Li⁺脱出，通过电解液迁移到达负极片，并沉积在负极片表面，形成一层金属锂。放电时，负极片表面沉积的金属锂变成Li⁺脱出进入电解液，迁移进入正极活性材料的晶格中。

本发明锂一次电池采用导电箔材做负极，取代传统的金属锂负极，作为常规锂一次电池的替代方案，对组装环境要求不高，在非干燥环境下即可组装生产，大大降低了组装过程中对环境的要求，提高了组装过程的安全性，同时也节省了干燥房的制造成本和运行成本。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合具体实施例对本申请进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

正极片的制备：将磷酸铁锂粉末、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、导电添加剂碳黑和碳纳米管按照质量比92:4:4混合均匀，然后分散在有机溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌至均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔上，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

负极片的制备：负极片为50μm的光铜箔。

装配：在常规环境下进行电芯组装，在负极片和正极片的中间***起到分离正负极作用的多孔聚乙烯和聚丙烯复合膜，卷绕成方型电芯，放入铝壳包装材料制成的电池壳体内，注入碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚、1mol/L的六氟磷酸锂的混合非水有机电解液后封口，完成锂一次电池的制备。

实施例2

正极片的制备：先将磷酸铁锂粉末、粘结剂聚四氟乙烯、导电添加剂碳黑和石墨烯按照质量比94:3:3混合均匀，然后分散在有机溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌至均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔上，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

负极片的制备：负极片为50μm的镍箔。

装配：在常规环境下进行电芯组装，在负极片和正极片的中间***起到分离正负极作用的多孔聚酰亚胺膜，卷绕成圆柱状的电芯，放入钢壳内，注入碳酸乙烯酯、二乙二醇二甲基醚、1mol/L的六氟磷酸锂的混合非水有机电解液后封口，完成锂一次电池的制备。

实施例3

正极片的制备：将磷酸铁锂粉末、粘结剂聚氨酯、导电添加剂碳纳米管和石墨烯按照质量比96:2:2混合均匀，然后分散在有机溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌至均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔上，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

负极片的制备：负极片为200μm的导电碳纸。

装配：在常规环境下进行电芯组装，在负极片和正极片的中间***起到分离正负极作用的多孔陶瓷膜，叠片加工成电芯，用铝塑膜包装，注入碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、三乙二醇二甲基醚、1,1,2,2-四氟乙基2,2,2-三氟***和1mol/L的六氟磷酸锂的混合非水有机电解液后封口，完成锂一次电池的制备。

实施例4

正极片的制备：将磷酸铁锂粉末、粘结剂聚酰胺、导电添加剂碳黑、乙炔黑和科琴黑按照质量比98:1:1混合均匀，然后分散在有机溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌至均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔上，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

负极片的制备：负极片为100μm的导电碳纸。

装配：在常规环境下进行电芯组装，在负极片和正极片的中间***起到分离正负极作用的聚乙烯膜，卷绕成圆柱状的电芯，将卷绕好的电芯放入钢壳内，注入碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、四乙二醇二甲基醚、氟代碳酸乙烯酯和1mol/L的六氟磷酸锂的混合非水有机电解液后封口，完成锂一次电池的制备。

实施例5

正极片的制备：将磷酸铁锂粉末、粘结剂聚酰胺、导电添加剂碳黑、乙炔黑和科琴黑按照质量比90:5:5混合均匀，然后分散在有机溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌至均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔上，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

负极片的制备：负极片为150μm的导电碳纸。

装配：在常规环境下进行电芯组装，在负极片和正极片的中间***起到分离正负极作用的聚丙烯膜，叠片加卷绕成电芯，用铝塑膜包装，注入碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯和1mol/L的六氟磷酸锂的混合非水有机电解液后封口，完成锂一次电池的制备。

对比例1

正极片的制备：二氧化锰粉末、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、导电添加剂碳黑和碳纳米管按照质量比92:4:4混合均匀，然后分散在有机溶剂N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌至均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂覆在铝箔上，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度30％的环境下干燥后待用。

负极片的制备：负极片为金属锂带。

装配：在露点<-35℃的具有特制地板的干燥房中进行电芯组装，在负极金属锂带和正极片的中间***起到分离正负极作用的多孔聚乙烯和聚丙烯复合膜，卷绕成圆柱状的电芯，放入钢壳内，注入碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚、1mol/L的六氟磷酸锂的混合非水有机电解液后封口，完成锂一次电池的制备。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。